深層地?zé)崴诩泄峁こ讨械挠行Ю?/h1>
2018-07-13 15:25:31于浩
名城繪 2018年4期
于浩
摘要：以大慶林甸某工程梯級(jí)利用溫泉水供暖為例，詳細(xì)介紹了該換熱站房如何高效利用溫泉水作為集中供暖熱源的工作原理，并簡(jiǎn)述了該熱泵機(jī)房?jī)?nèi)部等各方面設(shè)計(jì)情況。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行反饋，指出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)該關(guān)注的環(huán)節(jié)和注意事項(xiàng)，希望對(duì)同類(lèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考與幫助。
關(guān)鍵詞：換熱器；水源熱泵機(jī)組；溫泉水；集中供熱；深層地?zé)崴?/p>
1 工程概況
本項(xiàng)目位于大慶市林甸縣四合鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)供暖能力30萬(wàn)㎡，分兩年建成，其中2013年建成供暖能力約11萬(wàn)㎡（其中龍泉新城小區(qū)約5萬(wàn)㎡、鳳凰城小區(qū)約6萬(wàn)㎡），2014年建成供暖能力約19萬(wàn)㎡（龍泉新城8萬(wàn)㎡、鳳凰城約2萬(wàn)㎡，預(yù)留9萬(wàn)㎡）。
新建建筑采用節(jié)能墻體、低溫地板輻射方式供暖。既有建筑采用散熱器方式供暖，計(jì)劃進(jìn)行節(jié)能墻體改造。為了響應(yīng)政府節(jié)能降耗，減少污染的有關(guān)政策規(guī)定，本方案采用地?zé)豳Y源與水源熱泵相結(jié)合的方式為本項(xiàng)目提供采暖及生活熱水熱源。熱泵熱源取自當(dāng)?shù)刎S富的深地?zé)崽铩?/p>
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)梯級(jí)取熱方案
系統(tǒng)不同于普通水源熱泵項(xiàng)目之處：溫泉水的熱量不是全部由水源熱泵機(jī)組提取，而是利用溫泉水溫度高于供暖供水溫度的特點(diǎn)，梯級(jí)提取蘊(yùn)含在溫泉水中的熱量，充分利用地?zé)崴臒崮艿耐瑫r(shí)減少地?zé)崴昧俊?/p>
一級(jí)取熱：井水進(jìn)入板式換熱器，一次側(cè)水溫53/37℃，二次側(cè)水溫45/35℃。因用戶(hù)側(cè)水溫45/35℃，及總提水量255m3/h，決定了板換一次取熱負(fù)荷為4700KW。
二級(jí)取熱：由一級(jí)取熱板式換熱器出水進(jìn)入二級(jí)取熱的板換，二級(jí)取熱板式換熱器一次側(cè)水溫37/27℃，二次側(cè)水溫34/20℃或34/24℃ 制熱量為3500kw。
三級(jí)取熱：由二級(jí)取熱板式換熱器出水進(jìn)入三級(jí)取熱的板換，三級(jí)取熱板式換熱器一次側(cè)水溫27/17℃，二次側(cè)水溫24/10℃或24/14℃ 制熱量為3500kw。
系統(tǒng)圖如圖1 所示。
2.2 溫泉水系統(tǒng)取水方案
該項(xiàng)目采用本地豐富的地?zé)釡厝鳛闄C(jī)組熱源。溫泉水取水系統(tǒng)包括取水管頭部、管道、水處理裝置、泵房及水泵等。水源井由專(zhuān)業(yè)公司提供勘察、設(shè)計(jì)及施工，并滿(mǎn)足當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)審批要求。
本設(shè)計(jì)對(duì)地下水流量及溫度技術(shù)要求：三期供暖需總循環(huán)水量340m3/h，供水溫度53°C，本次設(shè)計(jì)為一、二期，地下水用量為255m3/h，供水溫度53°C。采用四口深井提水井，單井提水量為85m3/h，四口回水井，單井回水量為85 m3/h?；毓嗯c抽水在同一水層。采用安裝變頻器的潛水泵，根據(jù)負(fù)荷的變化控制水泵流量和開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。
2.3 熱力站房設(shè)計(jì)
機(jī)房設(shè)置于單獨(dú)建筑內(nèi)。 熱泵機(jī)組、水處理設(shè)備、板式換熱器、循環(huán)水泵以及分集水器等均安置在機(jī)房?jī)?nèi)部。
采暖循環(huán)水系統(tǒng)采用末端分階段變流量一次泵系統(tǒng)，熱泵機(jī)組定流量運(yùn)行。設(shè)全自動(dòng)排污過(guò)濾器。采暖循環(huán)水系統(tǒng)最大工作壓力0.7Mpa，補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻補(bǔ)水泵與膨脹罐的補(bǔ)水定壓方式。補(bǔ)水經(jīng)軟化處理。
2.4外網(wǎng)管道系統(tǒng)
1）熱水供熱管網(wǎng)采用異程閉式雙管制，供水溫度48°C，回水溫度38°C.
2）本供熱管網(wǎng)接小區(qū)自建換熱站，靜壓值為0.10MPa.供熱管網(wǎng)的定壓及補(bǔ)水 均設(shè)在水源熱泵機(jī)房?jī)?nèi)。
3）熱網(wǎng)采用有補(bǔ)償無(wú)固定點(diǎn)直埋敷設(shè)方式埋敷.管頂距凍土層以下20CM. 上覆土不小于1.50M。
4）熱網(wǎng)管道≤200采用無(wú)縫鋼管，>200采用螺紋焊縫鋼管，彎頭選用壓制彎頭，彎頭的壁厚不應(yīng)小于管道壁厚。
5）管道除與設(shè)備，閥門(mén)為法蘭連接外，其余均為焊接。
6）入戶(hù)井及檢查井均采用磚砌井室.內(nèi)壁采用1：2.5水泥砂漿抹面.入戶(hù)井中 心線(xiàn)距建筑物外墻均為2.0M。
2.5 自動(dòng)控制
實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)房的自控管理，提高機(jī)房管理水平，減少管理成本。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)用自控機(jī)房。
同時(shí)，自控系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)由運(yùn)營(yíng)公司進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下節(jié)能運(yùn)行控制要求：
1）熱泵、水泵啟停、定時(shí)、聯(lián)鎖控制；
2）室外氣溫補(bǔ)償控制；
3）末端供熱溫度控制；
4）水源水一次泵循環(huán)流量控制；
5）水源井流量、水位控制；
6）熱泵系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)；
7）遠(yuǎn)傳監(jiān)控；
3 系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果分析及注意事項(xiàng)
3.1出水溫差對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響
相同制熱量下對(duì)熱泵機(jī)組兩種運(yùn)行工況分析如下：
采用10 ℃溫差時(shí)，cop為8.642，電機(jī)功率為405kw；
采用14 ℃溫差時(shí)，cop為7.936，電機(jī)功率為441kw 。
在相同負(fù)荷下，不同溫差水，循環(huán)泵流量及功率工況如下：
當(dāng) 10 ℃時(shí)，流量為280m3/h，功率為30kw。
當(dāng) 14 ℃時(shí)，流量為200m3/h，功率為18.5kw
選用小溫差在電機(jī)功率上，能節(jié)省用電量24.5kw。
由上可見(jiàn)，對(duì)系統(tǒng)正常的運(yùn)行工況保證是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)的前提。
3.2 溫泉水回灌的重要性
本系統(tǒng)和所有水源熱泵系統(tǒng)一樣，必須保證地?zé)嵛菜耐瑢踊毓唷；毓嗍菍?shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)與保護(hù)的主要措施之一，地?zé)峄毓鄬?duì)改善和恢復(fù)熱儲(chǔ)產(chǎn)能、維持和恢復(fù)熱儲(chǔ)的流體壓力，保證地?zé)崽锏某掷m(xù)開(kāi)采具有重要的作用。
3.3 溫泉水處理方式及換熱器的選擇
地?zé)崴鳛橐环N取自地下的天然水體，其水質(zhì)因各地差異對(duì)換熱設(shè)備的要求和水質(zhì)的初步處理方式也應(yīng)因地制宜，綜合考慮。本項(xiàng)目地處大慶地區(qū)，地下水質(zhì)天然礦物油成分較大，考慮到換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行后受油污堵塞嚴(yán)重，前期有針對(duì)性油污處理裝置。
4總結(jié)
本項(xiàng)目作為可再生能源利用途徑中的一種方式，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行、維護(hù)方便。在地?zé)豳Y源豐富地區(qū)，這種集中供暖方式節(jié)能和環(huán)保效益非常顯著。但任何一種工程技術(shù)方式都應(yīng)考慮其地域局限性，并須后期正確的科學(xué)運(yùn)行管理方式貫徹始終。經(jīng)濟(jì)效益明顯，改善了大氣環(huán)境，兼顧地上地下整體的生態(tài)環(huán)境，才能真正符合今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。
（作者單位：遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）
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新建建筑采用節(jié)能墻體、低溫地板輻射方式供暖。既有建筑采用散熱器方式供暖，計(jì)劃進(jìn)行節(jié)能墻體改造。為了響應(yīng)政府節(jié)能降耗，減少污染的有關(guān)政策規(guī)定，本方案采用地?zé)豳Y源與水源熱泵相結(jié)合的方式為本項(xiàng)目提供采暖及生活熱水熱源。熱泵熱源取自當(dāng)?shù)刎S富的深地?zé)崽铩?/p>
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)梯級(jí)取熱方案
系統(tǒng)不同于普通水源熱泵項(xiàng)目之處：溫泉水的熱量不是全部由水源熱泵機(jī)組提取，而是利用溫泉水溫度高于供暖供水溫度的特點(diǎn)，梯級(jí)提取蘊(yùn)含在溫泉水中的熱量，充分利用地?zé)崴臒崮艿耐瑫r(shí)減少地?zé)崴昧俊?/p>
一級(jí)取熱：井水進(jìn)入板式換熱器，一次側(cè)水溫53/37℃，二次側(cè)水溫45/35℃。因用戶(hù)側(cè)水溫45/35℃，及總提水量255m3/h，決定了板換一次取熱負(fù)荷為4700KW。
二級(jí)取熱：由一級(jí)取熱板式換熱器出水進(jìn)入二級(jí)取熱的板換，二級(jí)取熱板式換熱器一次側(cè)水溫37/27℃，二次側(cè)水溫34/20℃或34/24℃ 制熱量為3500kw。
三級(jí)取熱：由二級(jí)取熱板式換熱器出水進(jìn)入三級(jí)取熱的板換，三級(jí)取熱板式換熱器一次側(cè)水溫27/17℃，二次側(cè)水溫24/10℃或24/14℃ 制熱量為3500kw。
系統(tǒng)圖如圖1 所示。
2.2 溫泉水系統(tǒng)取水方案
該項(xiàng)目采用本地豐富的地?zé)釡厝鳛闄C(jī)組熱源。溫泉水取水系統(tǒng)包括取水管頭部、管道、水處理裝置、泵房及水泵等。水源井由專(zhuān)業(yè)公司提供勘察、設(shè)計(jì)及施工，并滿(mǎn)足當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)審批要求。
本設(shè)計(jì)對(duì)地下水流量及溫度技術(shù)要求：三期供暖需總循環(huán)水量340m3/h，供水溫度53°C，本次設(shè)計(jì)為一、二期，地下水用量為255m3/h，供水溫度53°C。采用四口深井提水井，單井提水量為85m3/h，四口回水井，單井回水量為85 m3/h?；毓嗯c抽水在同一水層。采用安裝變頻器的潛水泵，根據(jù)負(fù)荷的變化控制水泵流量和開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。
2.3 熱力站房設(shè)計(jì)
機(jī)房設(shè)置于單獨(dú)建筑內(nèi)。 熱泵機(jī)組、水處理設(shè)備、板式換熱器、循環(huán)水泵以及分集水器等均安置在機(jī)房?jī)?nèi)部。
采暖循環(huán)水系統(tǒng)采用末端分階段變流量一次泵系統(tǒng)，熱泵機(jī)組定流量運(yùn)行。設(shè)全自動(dòng)排污過(guò)濾器。采暖循環(huán)水系統(tǒng)最大工作壓力0.7Mpa，補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻補(bǔ)水泵與膨脹罐的補(bǔ)水定壓方式。補(bǔ)水經(jīng)軟化處理。
2.4外網(wǎng)管道系統(tǒng)
1）熱水供熱管網(wǎng)采用異程閉式雙管制，供水溫度48°C，回水溫度38°C.
2）本供熱管網(wǎng)接小區(qū)自建換熱站，靜壓值為0.10MPa.供熱管網(wǎng)的定壓及補(bǔ)水 均設(shè)在水源熱泵機(jī)房?jī)?nèi)。
3）熱網(wǎng)采用有補(bǔ)償無(wú)固定點(diǎn)直埋敷設(shè)方式埋敷.管頂距凍土層以下20CM. 上覆土不小于1.50M。
4）熱網(wǎng)管道≤200采用無(wú)縫鋼管，>200采用螺紋焊縫鋼管，彎頭選用壓制彎頭，彎頭的壁厚不應(yīng)小于管道壁厚。
5）管道除與設(shè)備，閥門(mén)為法蘭連接外，其余均為焊接。
6）入戶(hù)井及檢查井均采用磚砌井室.內(nèi)壁采用1：2.5水泥砂漿抹面.入戶(hù)井中 心線(xiàn)距建筑物外墻均為2.0M。
2.5 自動(dòng)控制
實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)房的自控管理，提高機(jī)房管理水平，減少管理成本。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)用自控機(jī)房。
同時(shí)，自控系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)由運(yùn)營(yíng)公司進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下節(jié)能運(yùn)行控制要求：
1）熱泵、水泵啟停、定時(shí)、聯(lián)鎖控制；
2）室外氣溫補(bǔ)償控制；
3）末端供熱溫度控制；
4）水源水一次泵循環(huán)流量控制；
5）水源井流量、水位控制；
6）熱泵系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)；
7）遠(yuǎn)傳監(jiān)控；
3 系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果分析及注意事項(xiàng)
3.1出水溫差對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響
相同制熱量下對(duì)熱泵機(jī)組兩種運(yùn)行工況分析如下：
采用10 ℃溫差時(shí)，cop為8.642，電機(jī)功率為405kw；
采用14 ℃溫差時(shí)，cop為7.936，電機(jī)功率為441kw 。
在相同負(fù)荷下，不同溫差水，循環(huán)泵流量及功率工況如下：
當(dāng) 10 ℃時(shí)，流量為280m3/h，功率為30kw。
當(dāng) 14 ℃時(shí)，流量為200m3/h，功率為18.5kw
選用小溫差在電機(jī)功率上，能節(jié)省用電量24.5kw。
由上可見(jiàn)，對(duì)系統(tǒng)正常的運(yùn)行工況保證是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)的前提。
3.2 溫泉水回灌的重要性
本系統(tǒng)和所有水源熱泵系統(tǒng)一樣，必須保證地?zé)嵛菜耐瑢踊毓唷；毓嗍菍?shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)與保護(hù)的主要措施之一，地?zé)峄毓鄬?duì)改善和恢復(fù)熱儲(chǔ)產(chǎn)能、維持和恢復(fù)熱儲(chǔ)的流體壓力，保證地?zé)崽锏某掷m(xù)開(kāi)采具有重要的作用。
3.3 溫泉水處理方式及換熱器的選擇
地?zé)崴鳛橐环N取自地下的天然水體，其水質(zhì)因各地差異對(duì)換熱設(shè)備的要求和水質(zhì)的初步處理方式也應(yīng)因地制宜，綜合考慮。本項(xiàng)目地處大慶地區(qū)，地下水質(zhì)天然礦物油成分較大，考慮到換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行后受油污堵塞嚴(yán)重，前期有針對(duì)性油污處理裝置。
4總結(jié)
本項(xiàng)目作為可再生能源利用途徑中的一種方式，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行、維護(hù)方便。在地?zé)豳Y源豐富地區(qū)，這種集中供暖方式節(jié)能和環(huán)保效益非常顯著。但任何一種工程技術(shù)方式都應(yīng)考慮其地域局限性，并須后期正確的科學(xué)運(yùn)行管理方式貫徹始終。經(jīng)濟(jì)效益明顯，改善了大氣環(huán)境，兼顧地上地下整體的生態(tài)環(huán)境，才能真正符合今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。
（作者單位：遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）
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